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离散分布(0-1分布,二项分布,泊松分布,超几何分布)
2024-11-27 15:22:39104浏览
离散分布是一种概率分布,其中随机变量只能取离散的值(通常是整数)。在统计学中,离散分布常用于描述随机事件的出现次数。以下是常见的几种离散分布:0-1分布、二项分布、泊松分布和超几何分布。

1. 0-1 分布(伯努利分布)

定义: 0-1 分布又称为伯努利分布,用于描述只有两个可能结果的随机试验,如成功与失败、是与否等。它的值只能是0或1。

参数

概率质量函数

其中,X 为随机变量,可以是0(失败)或1(成功)。

应用

  • 用于模拟一次试验结果,例如投掷一枚硬币(正面或反面)、检查产品是否合格等。

示例: 假设某个产品的合格概率是0.8,那么该产品随机检测一次的结果服从伯努利分布,其成功(合格)的概率为p=0.8。

2. 二项分布

定义二项分布用于描述在 nnn 次独立重复试验中,成功次数的概率,每次试验成功的概率相同。它是多个伯努利试验的结果。

参数

  • n:试验的总次数
  • p:每次试验成功的概率

概率质量函数

其中,C(n,k)是组合数,表示从 n 次试验中选择 k 次成功的方式数。

应用

  • 用于统计多次实验中成功的次数,如投掷10次硬币,统计出现正面的次数。

示例:假设你有一枚硬币,投掷10次,每次出现正面的概率为0.5,想计算恰好出现6次正面的概率:

3.泊松分布

定义泊松分布

用于描述在单位时间或单位空间内某个事件发生的次数,适用于事件发生具有低概率但次数较多的情况(例如稀有事件)。

参数

λ:单位时间内事件的平均发生次数(称为事件率)

概率质量函数

其中,e 是自然常数(约等于2.718),k 为事件发生的次数。

应用

  • 用于描述在特定时间段内的电话呼入次数、顾客到达商店的次数、生产线中的产品缺陷个数等。

示例:某电话接线员每小时平均接到3个电话,想计算在一个小时内接到5个电话的概率:

4.超几何分布

定义超几何分布

用于描述从有限总体中不放回抽样时,成功事件的概率分布。它适用于有限样本空间下的抽样问题,其中样本不被放回到总体中。

参数

  • N:总体大小
  • K:总体中成功的个体数量
  • n:抽样的数量

概率质量函数

其中,C(a,b)) 表示从 a 个元素中选择 b 个的方法数。

应用

  • 超几何分布用于无放回抽样的问题,如抽取一组物品中合格品和不合格品的数量。

示例: 一个盒子里有10个球,其中3个是红球,7个是蓝球。如果从中随机抽取4个球,想计算抽到2个红球的概率:

离散分布之间的关系

  • 伯努利分布是描述单次成功或失败的随机变量的分布。
  • 二项分布可以看作是 nnn 次伯努利试验的结果,是对多次独立成功次数的描述。
  • 泊松分布可以看作是二项分布在 nnn 较大且 ppp 较小的情况下的极限形式,用于描述稀有事件的次数。
  • 超几何分布则与二项分布类似,但用于不放回抽样的情况,因此总体数量和样本量对概率的影响更大。

总结

离散分布在统计学中有广泛的应用,分别用于描述各种随机事件的次数特性。通过选择合适的离散分布,可以精确地描述随机变量的行为:

  • 0-1 分布(伯努利分布)用于描述单次试验的成功与失败。
  • 二项分布用于描述独立多次试验中的成功次数。
  • 泊松分布用于描述稀有事件在单位时间或空间内发生的次数。
  • 超几何分布用于描述不放回抽样中的成功次数。

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